中心議題：

• 數字溫度傳感器選擇規範

解決方案：

• 主要規範包括精度、分辨率
  、功耗、接口和封裝

為wei了le實shi現xian最zui佳jia性xing能neng並bing確que保bao係xi統tong穩wen健jian性xing，就jiu必bi須xu要yao進jin行xing係xi統tong監jian控kong測ce量liang。其qi中zhong一yi個ge必bi需xu的de典dian型xing測ce量liang項xiang目mu就jiu是shi環huan境jing溫wen度du。使shi用yong簡jian單dan的de數shu字zi溫wen度du傳chuan感gan器qi進jin行xing該gai測ce量liang將jiang為wei係xi統tong設she計ji人ren員yuan提ti供gong如ru下xia保bao證zheng：組件正常工作
，係統處於其性能或校準限值範圍內，不會使用戶遇到危險。

測量結束後
，通常由係統中的微控製器對環境溫度進行相應調整。係統監控微控製器可以改變風扇速度、關(guan)閉(bi)非(fei)必(bi)要(yao)係(xi)統(tong)進(jin)程(cheng)或(huo)使(shi)係(xi)統(tong)智(zhi)能(neng)進(jin)入(ru)省(sheng)電(dian)模(mo)式(shi)。係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)需(xu)全(quan)麵(mian)正(zheng)確(que)地(di)了(le)解(jie)數(shu)字(zi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)規(gui)範(fan)以(yi)設(she)計(ji)係(xi)統(tong)
，並(bing)就(jiu)測(ce)量(liang)結(jie)果(guo)采(cai)取(qu)最(zui)佳(jia)措(cuo)施(shi)。另(ling)外(wai)，全(quan)麵(mian)了(le)解(jie)傳(chuan)感(gan)器(qi)規(gui)範(fan)將(jiang)確(que)保(bao)在(zai)選(xuan)擇(ze)數(shu)字(zi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)器(qi)件(jian)時(shi)，可(ke)做(zuo)到(dao)權(quan)衡(heng)得(de)當(dang)。

當選擇數字溫度傳感器的（也稱作串行輸出溫度傳感器）時侯，應考慮的主要規範包括：精度
、分辨率、功耗
、接口和封裝。

                                    
                                                 圖1數字溫度傳感器總體結構圖

精度

數shu字zi溫wen度du傳chuan感gan器qi精jing度du表biao示shi傳chuan感gan器qi讀du數shu和he係xi統tong實shi際ji溫wen度du之zhi間jian的de誤wu差cha。在zai產chan品pin說shuo明ming書shu中zhong，精jing度du指zhi標biao和he溫wen度du範fan圍wei相xiang對dui應ying。通tong常chang針zhen對dui不bu同tong溫wen度du範fan圍wei
，有you數shu個ge最zui高gao精jing度du指zhi標biao。對dui於yu-25～+100℃溫度範圍來說
，±2℃精度是很常見的。AnalogDevice公司的ADT75

、Maxim公司的DS75、National公司的LM75以及TI的TMP75均具有這種精度節點。但是，還有更高精度的器件。例如，TI的TMP275在20～100℃溫度範圍內的精度為±0.5℃。

                                              

                                                圖2TMP275溫度誤差與溫度對應關係的典型性能曲線[page]

雖sui然ran溫wen度du精jing度du指zhi標biao是shi非fei常chang重zhong要yao的de，然ran而er對dui係xi統tong監jian控kong應ying用yong來lai說shuo
，它ta並bing非fei一yi定ding是shi最zui為wei關guan鍵jian的de因yin素su。這zhe些xie應ying用yong更geng重zhong視shi檢jian測ce溫wen度du變bian化hua，而er不bu是shi確que定ding溫wen度du絕jue對dui值zhi。

分辨率

shuziwenduchuanganqifenbianlvshimiaoshuchuanganqikejiancewendubianhuaxiweichengdudezhibiao。jichengyufengzhuangxinpiandewenduchuanganqibenshenjiushiyizhongmonichuanganqi。yincisuoyoushuziwenduchuanganqijunyouyigemoshuzhuanhuanqi(ADC)。ADC分辨率將決定器件的總體分辨率
，分辨率越高，可檢測到的溫度變化就越細微。

zaichanpinshuomingshuzhong
，fenbianlvshicaiyongweishuhesheshiwenduzhilaibiaoshide。dangcaiyongweishulaikaolvfenbianlvshi，bixuduojiazhuyi，yinweigaizhikenengbaokuofuhaowei
，yekenengbubaokuofuhaowei。ciwai，gaiqijiandeneibudianlukenengyibutongyuchuanganqizongtiwendufanweidezhi，laiquedingneibuADC的滿量程範圍。以攝氏度來表示的分辨率是一種更直接分辨率值

，采用該數值可進行設計分析。

現有器件的分辨率從1℃到0.03125℃不等。National公司的LM75通常是一種9位溫度傳感器。關於前一點，LM75的全工作範圍是-55～+125℃。因此您可能希望分辨率是0.352℃。實際上，該分辨率被規定為0.5℃。TI的TMP102通常是12位器件
，其分辨率為0.0625℃。即使環境溫度發生微小變化其也會提醒微控製器采取相應的措施。

功耗

大(da)多(duo)數(shu)係(xi)統(tong)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)都(dou)非(fei)常(chang)關(guan)心(xin)係(xi)統(tong)的(de)總(zong)功(gong)耗(hao)，電(dian)池(chi)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)尤(you)為(wei)如(ru)此(ci)。對(dui)於(yu)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)使(shi)用(yong)的(de)數(shu)字(zi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)說(shuo)，規(gui)定(ding)功(gong)耗(hao)必(bi)須(xu)在(zai)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)預(yu)算(suan)以(yi)下(xia)。現(xian)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)的(de)許(xu)多(duo)數(shu)字(zi)溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)處(chu)於(yu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)時(shi)
，僅(jin)消(xiao)耗(hao)微(wei)安(an)電(dian)流(liu)。市(shi)場(chang)上(shang)還(hai)有(you)一(yi)些(xie)具(ju)有(you)斷(duan)電(dian)引(yin)腳(jiao)或(huo)斷(duan)電(dian)寄(ji)存(cun)器(qi)功(gong)能(neng)的(de)其(qi)他(ta)器(qi)件(jian)。它(ta)們(men)在(zai)斷(duan)電(dian)狀(zhuang)態(tai)下(xia)的(de)耗(hao)電(dian)可(ke)能(neng)遠(yuan)不(bu)到(dao)1mA。

因為係統監控活動通常是非連續的

，因此設計人員可充分利用“單觸發”模式的優勢（該模式也是一些數字溫度傳感器的功能之一）。在“單觸發”模式中，該器件的上電時間剛好完成測量，接著隨即恢複斷電模式。利用這種功能，時間平均耗電量可降至最低。

National公司的LM70數字溫度傳感器就是一款采用斷電寄存器的中等低功耗器件。運行狀態下的最大靜態電流指標是490μA
，但當該器件進入關機模式時，電流消耗通常降至12μA。TI的TMP102采用了“單觸發”模式
，因此設計人員可輕鬆地使該器件處於斷電狀態
，其電流消耗通常低於1μA。即使處於工作狀態時
，該器件也僅消耗10μA靜態電流。

考慮係統功耗時，另一個因素是數字溫度傳感器的電源電壓要求。大多數溫度傳感器的性能指標要求的供電電壓範圍為2.7～5.5V。有幾款器件（如Maxim公司的DS75LX）則專門適於低電壓應用
，其規範要求的電壓範圍是1.7V～3.7V。TMP102的性能要求電壓可低至1.4V。

接口

大多數數字溫度傳感器都具有下列兩種接口中的一種：I2C或SPI。I2C接口是一種兩線總線，可用於與監控器件進行通信的多種係統。它通常以400kb/s的速度運行，但如果采用有源終端電路，則可以3.4Mb/s的速度運行。該總線要求單線具有上拉電阻，這使材料清單成本增加很小。

利用溫度傳感器器件上的引腳可將多個傳感器裝在同一條總線上。一些器件可在出廠時擁有不同的地址，便於通過一台I2C主控製器來控製數個相同的器件。當需要在係統內若幹個點進行溫度測量時，其作用就顯現出來了。

SPI是一種三線或四線接口
，具體情況視器件間需要單向通信還是雙向通信而定。SPI不支持器件尋址，因此係統內的每個器件都必須擁有與之相連的專門數字線路。來自主係統的這條專線路被稱作芯片選擇、芯片使能或從屬選擇，它支持主係統與每個器件進行單獨通信。

市場上現有的幾款數字溫度傳感器采用單線接口。這種由Maxim公司最早推出的接口通常被稱作“單線”接口。器件
、溫度傳感器等使用局限性限製了這種接口的應用。Maxim公司的DS18B20就是一款利用“單線”接口的典型數字溫度傳感器。

封裝

數字溫度傳感器廠商提供了多種封裝選擇，以方便係統設計人員可隨時找到適於其係統空間限製的封裝。現有封裝類型從8引腳SOIC到芯片級封裝(CSP)。當尺寸限製不是係統設計的主要因素時
，較大封裝當然是合適的。

CSP更適於空間有限的應用（如手機），但在生產方麵可能存在困難。新上市的器件為采用SOT563封裝的器件係列（如TMP102）。它們在實際尺寸方麵和CSP相似，甚至高度或Z尺寸方麵也很相似。但因其是封裝的有引線器件，因此它們在生產環境中更穩健。

在zai規gui定ding限xian值zhi內nei運yun行xing單dan個ge組zu件jian是shi先xian進jin係xi統tong設she計ji的de部bu分fen要yao求qiu。要yao使shi高gao度du集ji成cheng的de先xian進jin係xi統tong始shi終zhong保bao持chi最zui佳jia運yun行xing需xu要yao進jin行xing係xi統tong監jian控kong。具ju體ti來lai說shuo，監jian控kong並bing維wei持chi最zui佳jia係xi統tong溫wen度du將jiang決jue定ding係xi統tong是shi否fou能neng保bao持chi穩wen定ding。係xi統tong臨lin界jie溫wen度du測ce量liang首shou先xian從cong選xuan擇ze正zheng確que的de數shu字zi溫wen度du傳chuan感gan器qi開kai始shi。隻zhi要yao從cong精jing度du、分辨率
、功耗
、接口和封裝要求考慮
，大多數的應用均可以找到比較合適的數字溫度傳感器。